Долгосрочное потенцирование

Долгосрочное потенцирование является основой нейронной пластичности и, следовательно, изменения нервных структур или взаимосвязей в нервной системе. Без этого процесса невозможно было бы ни формирование памяти, ни обучение. Нарушения долговременной потенциации возникают, например, при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера.

Что такое долгосрочное потенцирование?

Нейроны работают с биоэлектрическими и биохимическими потенциалами действия. Потенциалы действия являются языком центральной нервной системы и служат для передачи возбуждения. Эта передача также известна как синаптическая передача. Нервные клетки реагируют на повышенную генерацию потенциалов действия так называемой долговременной потенциацией.

Нервная пластичность - одно из важнейших последствий долговременной потенциации. Термин нейронная пластичность описывает перестройку нервной структуры, которая адаптирует ее к текущему использованию. И отдельные нервные клетки, и области мозга могут быть восстановлены нейронно. Посредством процессов преобразования функции центральной и периферической нервной системы сохраняются, расширяются и адаптируются к текущей ситуации использования. Как основа нейронной реконструкции, долговременная потенциация очень помогает гарантировать, что нервная система функционирует как можно более эффективно и плавно.

Долгосрочная потенциация также связана с формированием памяти. Кроме того, реконструкция нейронных структур - это неизбежный процесс обучения.

Функция и задача

С точки зрения мозга усвоенному навыку назначается морфологический коррелят, который соответствует сети синаптических связей. Такие сети позволяют формировать идеи в ассоциативной коре головного мозга. Когда, например, произносится определенное слово, должна активироваться специальная сеть, что, в свою очередь, приводит к особому шаблону потенциалов действия.

Когда человек изучает новые навыки или совершенствует старые, в мозгу возникают новые взаимосвязи. Неиспользуемые межсоединения аннулируются таким же образом. Это ремоделирование соответствует синаптической пластичности. Таким образом, обучение на нейронном уровне представляет собой зависимую от активности реконструкцию паттернов нейронных взаимосвязей и функциональных процессов в головном мозге.

В дополнение к пресинаптическому усилению, посттетанической потенциации и синаптической депрессии, долгосрочное потенцирование также имеет значение для процессов обучения. Это усиление соответствует длительному усилению синаптических передач. Этот процесс состоит из различных подпроцессов.

Активация рецепторов AMPA - это первый шаг к долговременной потенциации. В постсинаптических мембранах есть бесчисленное множество рецепторов глутамата. Подгруппа этих рецепторов глутамата относится к типу AMPA. Как только создается потенциал действия, высвобождается глутамат. Собственное вещество организма является одним из наиболее важных нейромедиаторов и после высвобождения связывается с рецепторами AMPA, которые открываются путем связывания. После открытия рецепторов внутрь поступают ионы натрия. Это создает возбуждающий постсинаптический потенциал. Этот потенциал возникает при каждой деполяризации постсинаптической мембраны. Возбуждающие постсинаптические потенциалы суммируются и обрабатываются принимающим нейроном. Когда пороговое значение превышается, принимающие нейроны снова формируют потенциал действия и передают его через свои аксоны.

За генерацией возбуждающего постсинаптического потенциала следует активация рецепторов NMDA в долгосрочной потенциации. Как только возникают дополнительные потенциалы действия, происходит усиленная деполяризация постсинаптической мембраны. Ионы магния покидают рецептор NMDA, и рецептор может открыться. Открытие рецепторов NMDA приводит к притоку ионов кальция и приводит к фосфорилированию рецепторов AMPA. Фосфорилирование, в свою очередь, увеличивает проводимость рецепторов, а также увеличивает синтез белка в клетке.

Кроме того, во время описанных процессов высвобождаются ретроградные посыльные вещества. Эти вещества-посредники соответствуют, например, производным арахидоновой кислоты или газам, таким как оксид азота. Эти вещества-мессенджеры заставляют пресинаптическую мембрану выделять больше нейротрансмиттеров.

Здесь вы можете найти свое лекарство

Болезни и недуги

Неврологические заболевания, влияющие на долговременную потенцию, в настоящее время являются предметом медицинских исследований. Одно из таких заболеваний - болезнь Альцгеймера. Болезнь Крона также влияет на описанные выше процессы. То, что эти заболевания нарушают долгосрочное потенцирование, в основном связано с дегенерацией нервных клеток. Как только синапсы нейронов разрушаются, длительная потенциация становится невозможной. Например, это также создает темные области в их памяти.

Мозг постепенно выходит из строя при дегенеративных заболеваниях центральной нервной системы. Меры по поддержанию нервных структур стали основным направлением исследований в отношении таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера. Пока больших успехов в сохранении синапсов не зафиксировано. Пока что новаторские успехи были зарегистрированы только у животных с сопоставимыми заболеваниями. Передать эти успехи людям ученым пока не удалось.

Поскольку длительная дифференциация больше не работает у пораженных, синаптическое ремоделирование больше не может происходить. Процессы обучения невозможны, и общая функциональность мозга постепенно снижается. Новые нервные клетки или связи между нейронами больше не могут образовываться. Старые синапсы больше не используются и разбираются в процессе обновления.

Чтобы противодействовать этим процессам, медицина теперь способствует поддержанию синапсов с помощью специальных упражнений. Чем чаще используются синапсы, тем раньше мозг распознает их как необходимые. Таким образом, развитие таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера или Крона, можно отложить с помощью физических упражнений. Но пока что невозможно остановить болезни с помощью упражнений. Таким образом, большинство пострадавших на определенной стадии болезни нуждаются в круглосуточном уходе.